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DE2150952A1 - Luftkonditioniersysteme und Luftkonditionsverfahren - Google Patents

Luftkonditioniersysteme und Luftkonditionsverfahren

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Publication number
DE2150952A1
DE2150952A1 DE19712150952 DE2150952A DE2150952A1 DE 2150952 A1 DE2150952 A1 DE 2150952A1 DE 19712150952 DE19712150952 DE 19712150952 DE 2150952 A DE2150952 A DE 2150952A DE 2150952 A1 DE2150952 A1 DE 2150952A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
cooling
air
heat
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712150952
Other languages
English (en)
Inventor
Mcfarlan Alden Irving
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE2150952A1 publication Critical patent/DE2150952A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/044Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/06Several compression cycles arranged in parallel

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Description

12.10.1971 Cz./Sch.
Case 17 Anmelder:
Alden Irving McFarlan, Westfield (New Jersey), Dorian Road 69I, USA Luftkonditioniersysteme und Luftkonditionierverfahren
Die Erfindung betrifft Luftkonditioniersysteme und Luftkonditionierverfahren, insbesondere solche Systeme, die die verschiedenen Zonen oder Räume eines Gesamtprojektes, z.B. eines Gebäudes oder mehrerer Gebäude, heizen und kühlen. Das System sieht getrennte Ströme gekühlten und geheizten Wassers bzw. Heißwasser vor, die durch Leitungen zu den verschiedenen Einheiten gelangen, die die Zonen wie gewünscht heizen oder kühlen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung von Luftkonditioniersystemen und -verfahren. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Luftkonditioniersysteme vorzusehen, die über weite Bereiche der Benutzungsbedingungen in leistungsfähiger und zuverlässiger Meise arbeiten. Diese und andere Aufgaben werden aus den nachstehenden Ausführungen klar werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die im Innern erzeugte Wärme dazu benutzt, um die äußeren Zonen zu heizen, wenn eine Heizung erforderlich 1st. überschüssige Wärme wird einer Kühleinrichtung bzw. einem Wärmevernlchter zugeführt, und zusätzliche
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ORIGINAL INSPECTED
Wärme wird zugefügt, wenn ein Defizit besteht. Die "Bezugstemperatur" ist diejenige Außehluftemperatur, bei der der gesamte ^Tärmeverlust des Gesamtprojektes an die Außenluft exakt dem Gesamtwärmegewinn gleicht, der prinzipiell die im Innern erzeugte Wärme ist. Die im Innern erzeugte Wärme schließt die Wärme ein, die durch die Leuchten durch die elektrische Ausrüstung, durch die Raumbenutzer und durch die Komponenten des Kältesystems erzeugt wird. Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung bzw. Ausnutzung von 100% relativer Feuchtigkeit der viel geringeren Außenluftfeuchtigkeit, um die optimalen
Betriebsbedingungen zu unterstützen. Zum Beispiel kann Luft mit relativ hoher Temperatur, z.B. 35°C, aber mit geringer Feuchtigkeit als Wärmevernichter benutzt werden, entweder als trockene Luft oder durch Sprühen von Wasser in die Luft, um eine Verdunstungskühlung der Luft zu erzeugen. Für einige Betriebsbedingungen 1st es vorteilhaft, den konditionierten Räumen 25% bis 100% Außenluft !zuzuführen, die gekühlt wird, z.B. von 35°C und 19°C bis 26°C jFeuchtigkeitstemperatur bis zu 12,00C μηα 11,5°C Feuchtigkeitstemperatur (angenähert 95Ä relative Feuchtigkeit), um in den kondiitionierten Räumen 2M°C und 45% relative Feuchtigkeit zu erzeugen. Aufgrund dieser Betriebsweise kann es sein, daß keine Rückluft Wledezxverwendet wird, und die gesamte oder ein Teil der Rückluft kann durch einen Abluftkühlturm abgelassen werden, wobei ein Strom
heißen Wassers von den Kälteeinheiten gekühlt wird. Wenn ausreichend Abluft verfügbar ist, die nach dem Absorbieren von Wärme in den konditionierten Räumen eine niedrigere Feuchtigkeitstemperatur aufweist als die Außenluft, kann die Abluft eine entsprechende Kühlung durch Verdunstung von Wasser in dem Kühlturm vorsehen,
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um den Strom heißen Kondensationswassers zufriedenstellend auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur des Rücklaufwassers von den Luftkühlungseinheiten zu kühlen. Daher trägt die abgelassene Luft einen Teil der Wärme der konditionierten Räume mit sich und diejenige Wärme, die von der eintretenden Luft durch die Kälteeinheiten entnommen worden ist, plus der zugefügten Wärme des Kältekompr ess ormot or s.
Dasselbe System kann auch verwendet werden, um Wärme aus der Abluft während der "Winterbedingungen" zu entziehen. Für eine derartige Tätigkeit wird der Abluftkühlturm" trocken'! betrieben (d.h. ohne Wasser zu sprühen), und gekühltes Wasser fließt von den Kühlern durch die Kühlturmschlagen und zurück zu den Kühlern. Somit ist die Wärme, die der Abluft entzogen ist, durch das Kältesystem bzw. Kühlungssystem auf das geheizte Wasser übertragen, um die Heizungsbelastung zu handhaben, und ist verfügbar, um die Kühler der Kälteanlage zu belasten. Nach dieser Betriebsart kann die vom Kühlturm strömende Abluft auf eine Temperatur gekühlt werden, die wesentlich unter der gewöhnlichen Ablufttemperatür und unter der Außenlufttemperatur liegt. Auf diese Weise gewinnt das System einen Teil der Wärme wieder, die der Außenluft zugefügt worden war und die normalerweise verlorengeht. Wenn die Abluft bis unterhalb der eintretenden Außenluft abgekühlt wird, arbeitet das System wie eine Luftquellenwärmepumpe aufgrund der Entfernung von Wärme aus der Abluft, welche Wärme sich zum Zeitpunkt des Eintritts von außen in der Luft befand.
In den Zeichnungen stellen die Figuren schematische Darstellungen
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_ 4 zweier Ausführungsformen der Erfindung dar.
Nach Fig. 1 der Zeichnung besitzt ein Luftquellen-Luftkonditioniersystem 2 ein Kältesystem, das aus zwei Kälteeinheiten 4 und 6 mit entsprechenden Kondensatoren 8 und 10, Verdampferkühlerή 12 und 14, Kompressoren und anderen Standardkomponenten (nicht gezeigt) gebildet wird. Zwei Luftbehandlungseinheiten 16 und 18 empfangen Kühlflüssigkeit von einer Pumpe 42 über eine Leitung 43 und 20, und heiße bzw. geheizte Flüssigkeit über eine Leitung 22 und dann über entsprechende Zweigleitungen 72 und 68, wobei die Flüssigkeiten über eine Rückleitung 24 zurückkehren. Eine Pumpe 26 leitet die Flüssigkeit der Reihe nach entweder durch die Kondensatoren 10 und 8 zu einer Leitung 34 heißer Flüssigkeit (von der die Flüssigkeit durch das Ventil 29 zu einer Leitung 22 strömen kann) oder direkt zur Leitung 22 über eine Nebenleitung 28 und das Ventil 29. Während der Kühlbelastungstätigkeit fließt geheizte Flüssigkeit vom Kondensator 8 durch die Leitung 34 zur Kühlschlange 32 eines Kühlturmes 30 und dann durch eine Leitung 38 der Reihe nach durch die Verdampferkühler 12 und 14 zur Kühlflüssigkeitsleitung 20. Somit wurde in den Einheiten 16 und 18 durch die Rücklaufflüssigkeit der Leitung 24 interne Wärme aufgenommen und die Rücklaufflüssigkeit wird in den Kondensatoren weiter geheizt und dann im Kühlturm gekühlt, um so die gesamte Kondensationswärme und die gesamte oder einen Teil der internen Wärme an die Außenluft abzugeben. Wie unten näher erläutert wird, kann in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die gesamte Rückluft durch den Kühlturm 30 abströmen, und es wird Wasser im Kühlturm gesprüht, um eine maximale Kühlung der durch die Schlange 32 fließenden Flüssig-
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keit vorzusehen. Der Kühlturm 30 kann auch trocken betrieben werden, wenn die Betriebsbedingungen es notwendig oder wünschenswert machen. Unter großen Kühlbelastungsbedingungen ist es noch nötig, in den Leitungen 68 und 72 für geheizte Flüssigkeit noch Flüssigkeit verfügbar zu haben. Jedoch kann die Temperatur dieser Flüssigkeit relativ gering sein im Vergleich zur Temperatur der vom Kondensator 8 kommenden heißen Flüssigkeit. Demgemäß erlaubt eine Nebenleitung 28 die Lieferung von Flüssigkeit von der Rücklaufleitung 21I durch das Ventil 29 direkt zur Leitung 22. Das Ventil 29 wird automatisch gesteuert, um ein Flüssigkeitsgemisch aus den Leitungen 28 und 34 vorzusehen oder um nur Flüssigkeit von einer der beiden Leitungen 28 oder 34 vorzusehen, was von den Betriebsbedingungen abhängt. Somit wird die gesamte oder ein Teil der Flüssigkeit vom Kondensator 8 zur Kühlturmschlange 32 geliefert.
Wenn das System arbeitet, um Wärme aus der abgelassenen Luft wiede- rzugewinnen, wobei das System wie eine Luftquellen-Wärmepumpe arbeitet, wird Kühlflüssigkeit durch die Schlange 32 des Kühlturms 30 geleitet. Für diese Betriebsart wird Kühlflüssigkeit von den Verdampferkühlem 12 und 14 durch ein Ventil 40 zu einer Pumpe 42 umgeleitet, die die Kühlflüssigkeit durch eine Leitung 36 und über ein Ventil 37 durch die Leitung 34 leitet, und dann durch die Schlange 32 und die Leitung 38 zurück zum Kühler 12. Eine Leitung 43 verbindet den Auslaß der Pumpe 42 zur Kühlleitung 20, so daß die Luftbehandlungseinheiten mit Kühlflüssigkeit beliefert werden, obgleich der Hauptteil der Kühlflüssigkeit zum Kühlturm geleitet wird. Eine Leitung 128' mit einem Einwegventil 129' ver-
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bindet die Rücklaufflüssigkeitsleitung 24 mit der Leitung 38 am Einlaß des Verdampferkühlers 12. Diese Verbindung sieht den gewünschten Flüssigkeitsausgleich vor, indem sie der Flüssigkeit aus der Rücklaufleitung 24 erlaubt, zur Speiseleitung 38 für die Kühlflüssigkeitsleitung zu fließen, wobei diese Strömung gleich ist der Strömung durch die Kühlflüssigkeitsleitungen 43 und 20,
Wie oben angedeutet und nachstehend näher erläutert ist, nimmt die durch die Schlange 32 strömende Flüssigkeit zum Zwecke der Wärmepumpentätigkeit die Wärme aus der Abluft auf und behält dadurch die Wärme in dem System bei als vielmehr der Wärme zu erlauben, mit der Abluft verlorenzugehen. Die so aus der Abluft wiedergewonnene Wärme wird durch den in der vom Kühlturm abgehenden Leitung 38 zurückkehrenden Flüssigkeitsstrom mitgenommen und von diesem Flüssigkeitsstrom durch die Verdampferkühler 12 und abgenommen und dem Strom geheizter Flüssigkeit in den Kondensatoren 8 und 10 zugeführt. Zu dieser Zeit bestehen zwei Hauptflüssig- w keitsströmungswege in dem System, wobei einer in dem Wärmewiedergewinnungskreis besteht, der sich von den Verdampferkühlern über die Pumpe 42, die Leitungen 36 und 34, die Schlange 32 und die Leitung 38 zurück zu den Verdampferkühlern erstreckt. Der andere Hauptströmungskreis besteht in dem Lufterwärmungskreis, der den geheizten Flüssigkeitsstrom durch die Einheiten 16 und 18 einschließt, und verläuft von der Rücklaufleitung 24 über die Pumpe 26, durch die Kondensatoren 10 und 8, die Leitung 34, das Ventil 29, die Leitung 22 und durch die Leitungen 68 und 72 zu den Einheiten 18 und 16 entsprechend,und dann zur Rücklaufleitung 24. Jedoch kann, sogar bei maximalen Wärmebelastungsbedingungen, ein relativ
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kleiner Teil der Kühlflüssigkeit von der Pumpe 42 durch die Leitungen 43 und 20 zu den Einheiten 18 und 16 fließen, und es muß ein entsprechender Rückfluß von Flüssigkeit zur Kühlflüssigkeitsleitung durch die Leitung 128* vorgesehen sein, der sich von der Leitung 24 zur Leitung 38 an der Einlaufseite des Verdampferkühlers 12 erstreckt. Das Einwegwählventil 129' erlaubt die Strömung zur Leitung 38, verhindert aber die Strömung in entgegengesetzter Richtung.
Luft wird den Einheiten 16 und 18 über entsprechende Gebläse 46 und 48 zugeführt, wobei die zum Gebläse 46 gelangende Luft durch die Außenluftschlitze 50 und die Rückluftschlitze 52 eintritt und wobei die zum Gebläse 48 gelangende Luft durch die Außenluftschlitze 54 und die Rückluftschlitze 56 eintritt. Die Rückluft (Umluft) wird aus den konditionierten Räumen durch eine Gebläseeinheit 58 abgezogen. Jedoch kann der gesamte oder ein Teil der Rückluft über den Kühlturm 30 abgelassen werden. Für einige Betriebsbedingungen wird lOOSi Außenluft zu den Einheiten l6 und 18 geliefert und sämtliche Rückluft wird über den Kühlturm abgelassen. Ebenso ist auch ein Gemisch aus Außenluft und Rückluft erzielbar, und das System wird bedient, um einen Gesamtwärmeausgleich zu erhalten, wie es in dem amerikanischen Patent 3 354 943 beschrieben ist.
Geheizte Flüssigkeit kann direkt zur Einheit 18 über das Ventil und die Leitung 68 geliefert werden, und zur Einheit l6 über einen Boiler 74 und die Leitung 72. Wenn Hilfswärme für die Einheit 16 benötigt wird, wird Flüssigkeit durch den Boiler 74 ge-
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heizt, der drei parallele Strömungswege mit getrennt bedienbaren Heizeinrichtungen aufweist, so daß einige oder alle durch die genannten Strömungswege fließenden Flüssigkeitsströme geheizt werden können. Dies erlaubt eine präzise Steuerung der Wärme, die dem zusammengesetzten Strom geheizter Flüssigkeit zugefügt wird, die zur Leitung 72 strömt. Hilfswärme kann ebenfalls zur Einheit 18 durch Verstellung des Ventils 66 geliefert werden, so daß Flüssigkeit aus der Leitung 72 durch eine Leitung 70 und das Ven-) til 66 zur Leitung 68 strömt. Die Reihenströmung durch die Verdampferkühler läuft in entgegengesetzter Richtung zur Reihenströmung durch die Kondensatoren der entsprechenden Kälteeinheiten ab, so daß die Kälteeinheit 6 die Flüssigkeit mit den niedrigsten Temperaturen kühlt, während ihr Kondensator 10 die anfängliche JErwärmung der Rücklauf flüssigkeit aus der Leitung 21» leistet. Die
jEnderwärmung der Flüssigkeit auf die höhere Temperatur wird durch
iden Kondensator 8 der Kälteeinheit 4 vorgenommen, deren Verdampferkühler 12 die anfängliche Kühlung der Kühlflüssigkeit bewirkt.
k jDiese Gegenströmungsanordnung ermöglicht maximale Heizflüssigkeits-W
temperaturen und minimale Kühlflüssigkeitstemperaturen für jede besonderen Betriebsbedingungen.
Es ist möglich, eine zufriedenstellende Heizung und Kühlung in dem konditionierten Raum bzw. in den konditionierten Räumen über einen weiten Bereich der Betriebsbedingungen vorzusehen. Ebenfalls ist eine minimale Flüssigkeitsströmung zu und von den Einheiten 16 und 18, durch den Kondensatorkreis, durch den Verdampferkühlerkreis und durch den Kühlturmkreis gegeben. Daraus erpibt sich eine Heizflüssigkeit maximaler Temperatur, die während der Heizung
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zu den Einheiten 16 und 18 strömt, und ebenfalls ergibt sich eine Kühlflüssigkeit minimaler Temperatur, die zu den Einheiten 16 und 18 während der Kühlbelastungstätigkeit und zur Schlange 32 während der Wärmepumpentätigkeit strömt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gleicht in den entsprechenden Bestandteilen und den entsprechenden Punktionen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, ausgenommen die offensichtlichen und die speziell erklärten Abänderungen. Es ist eine Flüssigkeitspumpe 126 vorgesehen, die auf der Zu3trömseite des Kondensators 10 angeordnet ist und den Strom geheizter Flüssigkeit in derselben Weise in umlauf bringt, wie es die Pumpe 26 in Fig. 1 durchführt. Jedoch erstreckt sich die Leitung 134 vom Kondensator 8 zu einem "Außenluft "-Kühlturm 130 mit einer Schlange 132 und Wassersprüheinrichtungen. Der Strom geheizter Flüssigkeit wird somit im Turm 130 vorgekühlt, bevor er zum Turm 30 gelangt, wo er weiter durch die Rückluft (Umluft) gekühlt wird, die dann durch den Turm 30 nach außen abgelassen wird. Die so gekühlte Flüssigkeit wird durch die Leitung 38 zu den Verdampferkühlerη 12 und 14 zurückgeleitet, und die gekühlte Flüssigkeit strömt von der Pumpe 42 durch die Leitungen 43 und 20 zu den Einheiten 16 und 18. Geheizte Flüssigkeit für die Einheiten ist aus der Leitung 134 verfügbar. Eine Nebenleitung 128 erstreckt sich von der Ausströmseite der Pumpe 126 zu einem Ventil 129 in der Leitung 68. Das Ventil 129 kann verstellt werden, um Wasser aus der Rücklaufleitung 24 zu der internen Luftbehandlungseinheit 18 vorzusehen.
Zum Zwecke der Wärmepumpenwirkung wird gekühltes Wasser von der
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Pumpe 42 der Reihe nach durch die Kühltürme geleitet in der Weise, wie es im Zusammenhang mit dem Turm 30 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben ist. Für die maximale Kühltätigkeit wird die Temperatur des geheizten Wassers über einen weiten Bereich durch dasjenige Wasser gekühlt, das in den beiden Türmen verdunstet, so daß es möglich ist, einen relativ großen Wärmebetrag mittels eines relativ kleinen Flüssigkeitsstromes abzuleiten. Diese Betriebsart gibt ausgezeichnete Ergebnisse, wenn die Außenfeuchtigkeitstemperatur höher ist als die Rückluftfeuchtigkeitstemperatur.
Bei umgekehrten Bedingungen, wenn die Außenfeuchtigkeitstemperatur niedriger ist als die Rückluftfeuchtigkeitstemperatur, ist es jedoch für maximale Kühlbedingungen wünschenswert, den Strom geheizter Flüssigkeit durch die Kühltürme in umgekehrter Richtung fließen zu lassen. Es ist daher eine Ventilanordnung I1IO vorgesehen, durch die der Strömungsweg umgekehrt wird, d.h. von der Leitung 134 zur Einlaßleitung 142 des Turmes 30 und von der
Auslaßleitung 144 des Turmes 30 zur Einlaßleitung 146 des Turmes 130 und dann vom Turm 130 durch seine Auslaßleitung 148 zur Leitung 38. Diese Umkehr des Strömungsweges wird durch Verstellung der Ventile 150 und 156 um einen Winkel von 90° im Uhrzeigersinn und durch Verstellung der Ventile 152 und 154 um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn erreicht. Mit den Ventilen 150,152,154 und I56 in gezeigter Anordnung wird somit erreicht, daß die höhere Außenluftfeuchtigkeit stemperatur die anfängliche Verdunstungskühlung vorsieht, und die niedrigere Abluftfeuchtigkeitstemperatur bewirkt die Endverdunstungskühlung. Wenn diese Ventile wie beschrieben verstellt werden, bewirkt die Abluft dia anfängliche Verdunstungs-
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- 11 kühlung und die Außenluft die EndVerdunstungskühlung.
Es ist daraus ersichtlich, daß der Turm 130 zum Vorkühlen der Flüssigkeit oder zum"Nachkühlen" der Flüssigkeit benutzt werden kann. Der Turm 130 kann ebenfalls während der Wärmepumpentätigkeit benutzt werden, um die Kühlflüssigkeit während dieser Tätigkeit "vorzuheizen", wodurch Wärme aus derjenigen Luft abgezogen wird, die über den Turm 130 abgelassen wird. Während der Wärmepumpentätigkeit sind die Sprüheinrichtungen in den Türmen abgeschaltet. Während diese rTätigkeit, wenn die Kühlflüssigkeit eine höhere Temperatur aufweist als die Außenluft, ist das Gebläse im Turm ebenfalls ausgeschaltet, so daß kein wesentlicher Wärmeverlust im Turm 130 an die Luft eintritt. Wenn die Betriebsbedingungen es ausführbar machen, kann jedoch 4ie Ventilanordnung 140 so verstellt werden, daß die Flüssigkeit direkt zu und vom Turm 30 strömt, während die Schlange 132 des Turmes 130 trockengelegt sein kann.
Die Erfindung berücksichtigt, daß Rückluft mit Außenluft für die beiden Einheiten 16 und 18 gemischt werden kann, wenn eine solche Betriebsweise wünschenswert ist. Mit den hier offenbarten Systemen werden die Differenzen zwischen den unteren und oberen Feuchtigkeit sbedingungen vorteilhaft für weite Betriebsbereiche benutzt. Im allgemeinen ist es wünschenswert, zwei Kühltürme vorzusehen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wenn immer die Feuchtigkeitstemperatur über 18°C liegt, wobei dieser "Zwei-Stufen"-Turm die Verwendung von Außenluft in der vorstehend beschriebenen Weise erlaubt, um verbesserte Betriebsbedingungen vorzusehen.
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Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE
    DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN
    D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE S2-54
    JQ0 12.10.1971
    Cz./Sch. Case 17-1543F
    Anmelder:
    Alden Irving McFarlan, Westfield (New Jersey), Dorian Road 69I (USA)
    Patent ansprüche
    Verfahren zur Luftkonditionierung einer Zone, wenn die v Außenluft eine hohe Temperatur und eine niedrige relative Feuchtigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom Außenluft zu der zu konditionierenden Zone geleitet wird, daß ein Strom der Abluft von der konditionieren Zone abgelassen wird, daß eine Kühlung benutzt wird, um eine entlang eines Kühlungsweges strömende Flüssigkeit zu kühlen und dadurch einen Strom Kühlflüssigkeit vorzusehen und um eine entlang eines Heizweges strömende Flüssigkeit zu heizen, um einen Strom Heizflüssigkeit zu bilden, daß der Strom Außenluft entlang eines Luftströmüngskühlungsweges in wärmeaustauschender Beziehung mit dem Strom Kühlflüssigkeit geleitet wird, daß der Strom Abluft entlang eines Luftheizströmungsweges in wärmeaustauschender Beziehung mit dem Strom Heizflüssigkeit geleitet wird und daß Flüssigkeit in einem ununterbrochenen Strom entlang des Flüssigkeitsheizströmungsweges und dann entlang des Luftheizströmungsweges und dann entlang des Flüssigkeitskühlungsströmungsweges und dann entlang des Luftkühlungsströmungsweges zum Strömen gebracht wird.
    « Lübeck (0451) 7 58 88, Privafi Dr. H. Wildwn, Curau (04505) 210 · Dipl.-lng. Th. Wllcken, LObeck (0451) 2 51 59 Bank ι Commerzbank A. G., FiI. LObeck, Kto.-Nr. 39 0187 Postscheck] Hamburg 1381 19
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    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in die Abluft gesprüht wird, um eine Verdunstungskühlung zu erzeugen und dadurch die Wärmeübertragung vom Flüssigkeitsstrom auf die Abluft zu vergrößern.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung durch eine Vielzahl von Kälteeinheiten geleistet wird, die arbeiten, um eine Reihe von Kühlschritten und eine Reihe von Heizschritten in Verbindung mit dem Kühlungsströmungsweg vorzusehen, der im Gegenlauf zum HeizungsStrömungsweg durch die entsprechenden Kälteeinheiten arbeitet.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom geheizter Flüssigkeit entlang einem Vorkühlungsweg vor dem Passieren des Kühlungsweges geleitet wird, wobei der Vorkühlungsweg in wärmeaustauschender Beziehung mit einem getrennten Strom Außenluft steht.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom Außenluft durch Verdunsten von Wasser gekühlt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom geheizter Flüssigkeit entlang eines Nachkühlungsweges anschließend an das Passieren des Kühlungsweges geleitet wird, wobei der Nachkühlungsweg in wärmeaustauschender Beziehung mit einem Strom Außenluft steht.
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    7. Verfahren zur Luftkonditionierung einer Vielzahl von Zonen, wobei einige Zonen eine Heizung erfordern, während andere Zonen eine Kühlung erfordern, und wobei die Zonen gleichzeitig eine Kühlung erfordern können, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlungssystem betätigt wird, um einen Strom Kühlflüssigkeit zu kühlen und um einen Strom Heizflüssigkeit zu heizen, daß der Flüssigkeitsstrom benutzt wird, um Wärme von der oder an die Luft für die Zonen zu übertragen, um die gewünschten Temperaturbedingungen innerhalb jeder Zone zu erhalten, daß Luft von den Zonen durch eine Kühlzone mit einem Flüssigkeitsströmungsweg abgelassen wird, der eine wärmeaustauschende Beziehung zwischen der abzulassenden Luft und der entlang diesem Strömungsweg strömenden Flüssigkeit vor/v, daß geheizte Flüssigkeit von dem Strom entlang dem Strömungsweg zum Strömen gebracht wird und daß gleichzeitig Wasser in den Turm gesprüht wird, um dadurch die Verdunstungskühlung zu benutzen, um die Wärmeübertragung zu der abzulassenden Luft zu vergrößern.
    8. System zum Konditionieren von Luft für eine Zone in einem Klima, iniiem die Außenluft eine hohe Temperatur und eine niedrige relative Feuchtigkeit aufweisen kann und indem die Temperatur abfallen und die relative Feuchtigkeit ansteigen kann, gekennzeichnet in Kombination durch Kühlungseinrichtungen mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung mit einem Flüssigkeitsströmungsweg, der sich zu einer Kühlflüssigkeitsleitung erstreckt, daß die Kühlungseinrichtungen ebenfalls einen Heizströmungsweg für die Flüssigkeit aufweisen, entlang dem die Flüssigkeit zu einer Heizflüssigkeitsleitung strömt, um dadurch Wärme von den Küh-
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    vr
    lungseinrichtungen abzuziehen, durch Luftbehandlungseinheiten zum Leiten von Luft zu den Zonen und mit Einrichtungen, die so angeordnet sind, um die gewünschten Flüssigkeitsbeträge von der Kühlflüssigkeitsleitung und der Heizflüssigkeitsleitung zu erhalten, um Luft mit einer Temperatur vorzusehen, die für die Zone benötigt wird, durch einen Wärmeaustauschturm mit einem FlüssigkeitsStrömungsweg und mit Einrichtungen, um Luft von der Zone durch den Turm in wärmeaustauschender Beziehung bezüglich derjenigen Flüssigkeit abzulassen, die · ' entlang dem Strömungsweg des Turmes strömt, durch Flüssigkeitsströmungseinrichtungen, um Flüssigkeit durch die genannten Strömungswege zu leiten, und durch Einrichtungen, um Flüssigkeit von einer der genannten Leitungen durch den Turm zu leiten, um dadurch Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Abluft zu übertragen.
    9· System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsströmungseinrichtungen angepaßt sind, um Flüssig- a keit von der Kühlflüssigkeitsleitung entlang einem geschlossenen Flüssigkeitströmungsweges durch den Turm zu leiten.
    10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es Einrichtungen einschließt, um Flüssigkeit von der Heizflüssigkeitsleitung entlang einem geschlossenen Flüssigkeitsströmungsweges durch den Turm zu leiten, und daß es Sprüheinrichtungen einschließt, um Wasser an die durch den Turm strömende Luft abzugeben und zu verdunsten.
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    11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es einschließt eine Vielzahl von Zonen, in denen komfortable Bedingungen zu Zeiten erhalten werden sollen, wenn einige der Zonen eine Heizung und andere eine Kühlung benötigen, und daß es ferner einschließt eine Vielzahl von Luftbehandlungseinheiten, wobei Jede Einheit so angeordnet ist, um die gewünschten Flüssigkeitsbeträge von der Kühlflüssigkeitsleitung und der Heizflüssigkeitsleitung zu erhalten, um einen Strom kondi-
    ^ tionierter Luft mit den gewünschten Temperaturen für die Zonen vorzusehen, eine gemeinsame Rücklaufleitung zum Vor-
    j sehen der Strömungswege für Flüssigkeit von den Einheiten, Pumpeneinrichtungen, um Flüssigkeit von der Rücklaufleitung
    durch den Heiströmungsflüssigkeitsweg und dann alternativ zu den Einheiten oder zu dem Turm zu leiten, angepaßte Einrichtungen, um den Heizflüssigkeitsströmungsweg von dem geschlossenen Weg des Turmes zu unterbinden und um Kühlflüssigkeit zurück zu den Plüssigkeitskühlungseinrichtungen zu leiten, wodurch die Kühlflüssigkeit Wärme aus der Abluft aufnimmt.
    12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Flüssigkeitsnebenleitung einschließt, um der Kühlflüssigkeit zu erlauben, zu allen Zelten zu den Einheiten zu strömen, und um eine Strömung von der Rücklaufleitung zu den Kühlungseinrichtungen zu erlauben.
    13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Nebenleitung mit einem Ventil einschließt, das betätigt
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    werden kann, um Flüssigkeit aus der Rücklaufleitung zu einer der Einheiten zu leiten, ohne entlang dem Heizflüssigkeitsströmungsweg zu strömen.
    14. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlungseinrichtungen eine Vielzahl von Kälteeinheiten einschließen, deren jede einen Flüssigkeitskühler aufweist, durch die Flüssigkeit der Reihe nach zur Kühlflüssigkeitsleitung strömt, und deren jede einen Kondensator einschließt, durch den sich der Heizflüssigkeitsströmungsweg in einer
    Reihenanordnung erstreckt, die gegenläufig zur Reihenströmung durch die Flüssigkeitskühler der entsprechenden Kälteeinheiten ι angeordnet ist.
    ! 15· System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einen ; zweiten Kühlturm und Einrichtungen einschließt, um einen j getrennten Strom Außenluft durch ihn hindurch in wärmeaus-ι tauschender Beziehung mit dem getrennten Strom Außenluft und in Reihe mit dem Strom durch den erstgenannten Turm zu leiten.
    16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es Ventileinrichtungen einschließt, um die Flüssigkeitsströmung zuerst durch einen der Türme der Reihe nach und dann durch den anderen Turm vorzusehen.
    17. Verfahren zur Luftkonditionierung einer Vielzahl von Zonen, von denen einige eine Heizung erfordern,während andere eine Kühlung erfordern, wobei ein Wärmeüberschuß in dem System
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    besteht, der für einige Betriebsbedingungen abgezogen werden muß, und wobei ein Wärmedefizit in dem System während anderer Betriebsbedingungen herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom Außenluft zu der Zone geleitet wird, daß ein Strom Luft von der Zone abgezogen wird, daß ein Kühlungsprozess zum Ablaufen gebracht wird, um einen Strom Kühlflüssigkeit zu kühlen und um einen Strom Heizflüssigkeit zu heizen, daß diese Flüssigkeitsströme benutzt werden, um Wärme von dem oder an den Strom Außenluft für die Zone zu übertragen, um darin die gewünschten Temperaturbedingungen zu erhalten, daß der abzuziehende Luftstrom durch eine Luft- und Flüssigkeitswärmeübertragungszone geleitet wird, daß der Strom Kühlflüssigkeit durch die Luft- und Flüssigkeitwärmeübertragungszone geleitet wird, wenn ein Wärmedefizit in dem System besteht, und daß Flüssigkeit vom heißen Flüssigkeitsstrom durch die Luft- und Flüssigkeitwärmeübertragungszone geleitet wird, wenn ein Wärmeüberschuß in dem System besteht.
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in den abzulassenden Luftstrom verdunstet wird, wenn die geheizte Flüssigkeit durch die Wärmeübertragungszone geleitet wird.
    19. Verfahren zur Luftkonditionierung einer Vielzahl von Zonen, bei dem einige der Zonen eine Heizung erfordern, während andere eine Kühlung erfordern, und bei dem ein Wärmeüberschuß in dem System besteht, der für einige Betriebsbedingungen entzogen werden muß, und bei dem ein Wärmedefizit in dem
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    Λ*
    System während anderer Betriebsbedingungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom Außenluft zu der Zone geleitet wird, daß ein Kühlungsprozess zum Ablauf gebracht wird, um einen Strom Kühlflüssigkeit zu kühlen und einen Strom Kühlflüssigkeit zu heizen, daß" diese Flüssigkeitsströme zur Wärmeübertragung von dem oder zu dem Strom Außenluft für die Zone benutzt wird, um darin die gewünschten Temperaturbedingungen
    eine zu erhalten, daß ein Flüssigkeitsstrom durch/Zweiflüssigkeitsübertragungszone geleitet wird, daß der Strom gekühlter Flüssigkeit durch die Zweiflüssigkeitsübertragungszone geleitet wird, wenn ein Wärmedefizit in dem System besteht, und daß Flüssigkeit vom geheizten Flüssigkeitsstrom durch die Zweiflüssigkeitsübertragungszone geleitet wird, wenn ein Wärmeüberschuß in dem System besteht.
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